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地球:高度に結晶化したマグマ岩体を再流動化し均質化する急速な機構

Nature 471, 7337 doi: 10.1038/nature09799

地球上のマグマ活動の最大の生成物である大きな花崗岩体とそれに対応する大噴火は、大きなスケールでの均質性と小さなスケールでの空間的時間的不均質性という、2つの性質を持っている。この二重性は、このようなマグマ系の漸増的な集合に伴う大きなスケールでの不均質性は選択的に取り除くが、混合しにくいと思われる結晶に富んだ粘性の高い条件にもかかわらず急速に生じる機構を必要とする。本論文では、粘性の非常に高い結晶に富んだ粥状物質が急速に再流動化(アンジッピング[unzipping])する機構によって、大規模深成岩体と火山系の両方に見られる一見矛盾してみえる広範な観測結果を、単純で動的なテンプレートで統合できることを示す。この再流動化は急速な逆転をもたらし、大きく年代が異なり化学的に複雑に区分けされたマグマ物質が並置されるという観測された状況を生成できることを立証した。このモデルが他と異なるところは、この過程が2つの段階からなっていると認められることである。初期には、固い粥状マグマが下から再加熱されて結晶化度が低下し、その下に浮力の大きい動きやすい層が成長する。動きやすい層は、厚くなって浮力が十分大きくなると、その上にある粘性の高い粥状マグマを貫通する。この第二段階は、均質な物質を下部の動きやすい層から系の上部へと急速に移動させ、付加的な混合機構として粘性の高い粥状マグマ自体の内部に部分的な逆転を生じさせる。モデルの出力は、アンジッピングによって、噴火物となりうる大量の流動的なマグマが急速に生成されうることを示している。ピナトゥボ火山とモントセラト火山の歴史的噴火に対する解凍速度の観測値と計算値が一致することは、このモデルを一般的に適用できることを立証している。この機構は、周期的に均質化された深成岩体の形成(地殻形成)と大規模噴火による熔結凝灰岩の形成の両方に対する理解を深めるのに役立つ。

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